Variabilität und Rotation von massearmen Sternen und substellaren Objekten
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses Projekts wurde die Rotation von sehr massearmen („very low mass", VLM-) Objekten untersucht, d.h. von Braunen Zwergen und Sternen mit Massen < 0.4 M.. Dazu wurden photometrische Zeitserien in fünf offenen Sternhaufen im Alter zwischen 3 und 750 Mio. Jahren analysiert. Besitzt ein Objekt asymmetrische Oberflächenstrukturen, so kann die Rotation eine periodische Modulation seiner Helligkeit hervorrufen, so daß die Untersuchung der Lichtkurve eine Bestimmung der Rotationsperiode erlaubt. In drei der untersuchten Sternhaufen wurden im Rahmen dieser Arbeit VLM-Objekte identifiziert, die als Kandidaten für die Variabilitätsstudie dienen. In zwei weiteren Haufen (Plejaden, Präsepe) wurden Objekte aus der Literatur ausgewählt. Bei 87 Kandidaten zeigt die Lichtkurve eine signifikante Periodizität, 80 von ihnen haben Massen < 0.4 M©. Damit vergrößert sich die Anzahl der VLM Objekte mit bekannter Periode im betrachteten Altersbereich um einen Faktor 14. Die meisten Perioden weisen geringe Amplituden auf Diese Variabilität kann auf kühle magnetische Flecken zurückgeführt werden. Dabei sind die Amplituden der Lichtkurven im VLM-Bereich deutlich kleiner als bei Sternen mit Sonnenmasse, was auf veränderte Fleckeneigenschaften hindeutet. In den beiden jüngsten Sternhaufen zeigen elf Objekte zum Teil irreguläre Variabilität mit hohen Amplituden zwischen 0.2 und 1.1 mag. Die beste Erklärung für diese Art der Variabilität ist Akkretion von einer zirkumstellaren Scheibe, ähnlich wie bei klassischen T Tauri-Sternen. Diese Interpretation wird durch Photometrie im nahen Infrarot und Spektroskopie bestätigt. Für VLM-Objekte in den Sternhaufen Ori und Ori wurde in dieser Arbeit eine Scheibenhäufigkeit von 5-15% abgeschätzt. Im Gegensatz zu massereicheren Sternen rotieren die meisten periodisch variablen VLM-Objekte mit Perioden < 2d. Für M < 0.3M© wird in allen Sternhaufen beobachtet, daß die mittlere Rotationsperiode mit abnehmender Masse kleiner wird. Die Entwicklung der Rotation von VLM-Objekten wird im betrachteten Altersbereich durch die Kontraktion der Objekte und Drehimpulsverluste durch Stern winde bestimmt. Dabei ist die Abbremsung der Rotation durch Sternwinde weniger stark als bei sonnenähnlichen Sternen und folgt einem exponentiellem Gesetz. Das von sonnenähnlichen Sternen bekannte Skumanich-Gesetz, nach dem die Periode mit der Wurzel des Alters zunimmt, hat im VLM-Bereich keine Gültigkeit. Viele der wesentlichen Ergebnisse dieses Projekts lassen sich verstehen, wenn man berücksichtigt, daß VLM-Objekte voll-konvektiv sind und daher kein großskaliges Magnetfeld ausbilden können.
